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月球陨石中锆石和磷酸盐矿物的原位U-Pb定年

月球陨石中锆石和磷酸盐矿物的原位U-Pb定年

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第十届全国月球科学与比较行星学陨石学与天体化学学术研讨会

作者：周琴 Qing-Zhu Yin ryan a.zeigler Randy L.Korotev Bradley L.Joliff Beda A.Hofmann Edwin Gnos 李献华吴福元林杨挺李秋立刘宇唐国强中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室 Department of Geology University of California at DavisCA 95616USA NASA Lyndon B.Johnson Space CenterHoustonTX 77058USA Department of Earth and Planetary Sciences and the McDonnell Center for the Space Sciences Washington UniversityMO 63130USA

月岩中的锆石和磷酸盐(磷灰石和白磷钙矿)等含U副矿物,可以记录月球上早期的岩浆活动以及后期冲击变质事件的年龄。Dhofar1442和SAU169是目前收集到的最富钾、稀土元素和磷(KREEP:Potassium,Rare Earth Element andPhosphorous)的月球... 详细信息

月岩中的锆石和磷酸盐(磷灰石和白磷钙矿)等含U副矿物,可以记录月球上早期的岩浆活动以及后期冲击变质事件的年龄。Dhofar1442和SAU169是目前收集到的最富钾、稀土元素和磷(KREEP:Potassium,Rare Earth Element andPhosphorous)的月球冲击熔融角砾岩,其岩石结构非常丰富,各种矿物和岩石碎屑被胶结在细粒岩基质中。利用二次离子探针Cameca IMS-1280对月岩中的微小锆石(<10μm)和磷酸盐矿物颗粒进行的原位U-Pb定年,我们可以获得角砾岩中不同岩石碎屑的年龄,这为研究月球的形成和演化历史提供了关键信息。我们对SAU169角砾岩中的48颗磷酸盐矿物颗粒进行了SIMS的U-Pb同位素分析。其中47颗磷酸盐矿物颗粒位于角砾岩的基质中,仅有1颗磷酸盐(400×700μm)属于矿物碎屑。U-Pb同位素的分析结果表明,基质磷酸盐与磷酸盐晶屑的年龄一致,没有明显的差别。与此同时,我们获得的SaU169中共计48颗磷酸盐矿物颗粒的Pb-Pb等时线年龄(3936±11Ma,图1),与前人所获得的锆石年龄(Pb/Pb的加权平均年龄:3933±11Ma,图2a)在误差范围内保持一致。另外,我们对Dhofar1442角砾岩中的38颗锆石颗粒也进行了SIMS的U-Pb同位素分析。其中14颗锆石颗粒位于角砾岩的基质中,其余颗粒均位于不同岩性的结晶岩碎屑中,具体包括冲击熔融角砾岩碎屑(IMB,3颗),麻粒岩碎屑(Granulite,12颗),苏长岩碎屑(Norite,9颗)。U-Pb同位素的分析结果表明(图3),Dhofar1442中锆石的Pb/Pb年龄集中分布在～3930Ma和～4320Ma两个峰值附近;基质中锆石的年龄分布与结晶岩碎屑中锆石的年龄分布类似,而不同岩性的结晶岩碎屑中锆石的年龄稍有差异。IMB中的锆石年龄(4342±20Ma,图3b)较Norite和Granulite两类结晶岩碎屑中的锆石年龄偏老,这说明在Dhofar1442角砾岩的形成过程中有更古老的冲击碎屑物质加入。这些古老的冲击碎屑物质可能是角砾岩形成之前的更早期撞击事件的溅射物。从Dhofar1442的锆石年龄频率分布图中可以看出(图4a),～4320Ma和～3930Ma这两个峰值不仅强度接近而且是锆石年龄中最为明显的两个峰值(图4a),这说明在～4320Ma的大规模撞击事件可能已经达到晚重轰击(Late Heavy Bombardment,LHB)的规模,因此LHB的开始时间可能要早于目前所普遍认为的39亿年前。此外,岩浆岩中的锆石一般是从Zr饱和的熔体中结晶出来的,而月球基性岩石中锆石的出现说明其源区富KREEP成分的存在,因此～4340Ma的锆石峰期年龄暗示,在4340Ma之前月球的岩浆洋可能已经完成了结晶分异并且形成KREEP残余熔体。Norite和Granulite中锆石年龄集中分布在～3930Ma的峰值附近,但Norite中的锆石年龄(3957±26Ma,图2c)比Granulite中的锆石年龄(3848±29Ma,图3d)偏老,因此～3930Ma的撞击事件可以进一步划分为～3850Ma和～3950两期,而最年轻的～3850Ma可能代表了Dofar1442角砾岩的形成年龄。同时,我们也对Dhofar1442角砾岩中的46颗磷酸盐矿物颗粒进行了SIMS的U-Pb同位素分析。其中17颗磷酸盐的矿物颗粒位于基质中,8颗位于冲击熔融角砾岩的碎屑(IMB),11颗位于麻粒岩碎屑(Granulite),8颗位于苏长岩碎屑(Norite),1颗位于玄武岩碎屑(Basalt)以及1颗位于斜长岩碎屑(Anorthosite)中。U-Pb同位素的分析结果表明,Dhofar1442中磷酸盐矿物的Pb/Pb年龄大部分位于3800～4100Ma间,在4200～4420Ma间也有少量分布;磷酸盐矿物的年龄在基质与结晶岩碎屑中的分布类似,不同岩性的结晶岩岩屑的年龄分布没有明显的差异。Norite,Granulite和IMB中磷酸盐矿物的年龄比其相同岩性中锆石的年龄分布更为广泛,这可能是由于磷酸盐矿物的U-Pb同位素体系受到后期撞击事件扰动所导致的结果。而Anorthosite和Basalt中,由于磷酸盐矿物颗粒的数量有限,目前我们还无法得出明确的结论。与Dhofar1442中锆石的Pb-Pb年龄相比,磷酸盐矿物的Pb/Pb年龄在～3850Ma Jr和～3950Ma也具有两个明显的峰值;而锆石年龄中～4340Ma的峰值在磷酸盐矿物的年龄结果中没有明显的峰值可以相对应(图4)。虽然月球角砾岩的形成过程与地球上的沉积岩不同,但由于月球表面缺少后期的风化蚀变作用,因此月球角砾岩的成分可以反映其源区的物质组成。从化学成分上看,SaU169和Dhofar1

关键词：月球陨石 U-Pb定年 SaU169 Dhofar1442 锆石磷酸盐

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月球陨石中锆石和磷酸盐矿物的原位U-Pb定年

月球陨石中锆石和磷酸盐矿物的原位U-Pb定年

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中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会

作者：周琴 Qing-Zhu Yin ryan a.zeigler Randy L Korotev Bradley L Joliff Beda A Hofmann Edwin Gnos 李献华吴福元林杨挺李秋立刘宇唐国强中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室 Department of Geology University of California at DavisCA 95616USA NASA Lyndon B.Johnson Space CenterHoustonTX 77058USA Department of Earth and Planetary Sciences and the McDonnell Center for the Space Sciences Washington UniversityMO 63130USA Department of Earth and Planetary Sciences and the McDonnell Center for the Space Sciences Washington UniversityMO63130USA

＜正＞月岩中的锆石和磷酸盐（磷灰石和白磷钙矿）等含U副矿物,可以记录月球上早期的岩浆活动以及后期冲击变质事件的年龄。Dhofar1442和SaU169是目前收集到的最富钾、稀土元素和磷（KREEP:Potassium,RareEarth Element and Phosphorou... 详细信息

＜正＞月岩中的锆石和磷酸盐（磷灰石和白磷钙矿）等含U副矿物,可以记录月球上早期的岩浆活动以及后期冲击变质事件的年龄。Dhofar1442和SaU169是目前收集到的最富钾、稀土元素和磷（KREEP:Potassium,RareEarth Element and Phosphorous）的月球冲击熔融角砾岩,其岩石结构非常丰富,各种矿物和岩石碎屑被胶结在细粒岩基质中。利用二次离子探针Cameca IMS-1280对月岩中的微小锆石（＜10μm）和磷酸盐矿物颗粒进行的原位U-Pb定年,我们可以获得角砾岩中不同岩石碎屑的年

关键词：月球陨石磷酸盐矿物年代学同位素

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